2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14550202
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
斎藤 孝基 明星大学, 理工学部, 教授 (40010681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斎藤 静雄 東京大学, 工学系研究科, 助手 (60170502)
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| Keywords | 水蒸気爆発 / 溶融金属 / 水槽真空度 / 電磁弁操作 / 噴出流速 |
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| Research Abstract |
水槽は一辺200mmの立方体状の容器(I)であり、真鍮枠の四面にパイレックスガラスが張られている。半田などの金属を融解する内径20mmの容器(II)の周りを電気ヒーターで囲んで加熱し、電磁弁を開閉して溶融金属の流出を制御する構造とする。これを水槽の上蓋に取り付けて容器(I)を真空ポンプで引いて減圧したが不充分だったので、さらにその上部を真鍮容器(III)で覆い、容器(I)と容器(III)の空間を別々に真空ポンプで引いて減圧し実験した。融解金属が落ちる水の飽和圧力(例えば、25℃で3kPa)までの減圧には至っていないので、熱電対、ヒーター導線の容器貫通部、温度差による熱膨張、噴出孔の耐久性、接着剤の使用を避けることなどを考慮して装置を改良中である。これとは別に水槽と金属蓋との熱膨張の違いを避ける構造を持つ水槽を透明アクリル板で作成する。
これまでの知見により水中での凝固形態は線状と海綿状に大別される。水蒸気爆発が起こると後者の形態になる。溶融金属の噴出流速が増すにつれ噴流は平滑流、波状流、噴霧流となり、水中で爆発する傾向が強まる。同じ条件に設定したつもりでも爆発が起こる場合、起こらぬ場合があるなど現象には不確定な面があるので実験条件を一層明確にしたい。水面上の圧力(真空度)を変えるのも溶融金属と水の間の熱伝達を制御するためである。今後、テスト容器を早急に改良し、落下条件など所定の条件下で実験を行い、高速ビデオによる現象の可視化、圧力変動の周波数分析などを行う。また(財)原子力発電技術機構の委員会で報告を受けた国際協力による安全研究、UO_2等の混合物(3000℃程度)による水蒸気爆発の有無を調べる実験等、の結果に注目して、我々の実験の考察に反映していきたい。
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